岩爆监测方案大纲

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1、ABH项目TBM施工条件下的岩爆实时监测研宄工作大纲（初稿）一、研宄工作意义和目的岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。它直接威胁施工人员、设备的安全,影响工程进度，已成为世界性的地下工程难题之一。早些年，我国地下釆矿中的岩爆灾害并不十分突出。随着采掘作业不断向地下进行，许多矿山已相继进人深部开采,岩爆现象H渐显露，岩爆事故时有发生。随着深并开采的矿并的逐年增多，岩爆问题将更加突出，加快岩爆检测、预警系统的研究与幵

2、发工作十分迫切。岩爆灾害己引起国家安全管理部门的高度重视，其预测与检测技术被列为“十五”期间矿山安全科技发展的重点领域和关键技术。近几十年来，国内外在岩爆预测预报方面做丁大量的研究工作，但是，由于岩爆预测问题极为复杂，国内外还没有成熟的理论和方法。现在，人们己从强度、刚度、稳定、断裂、损伤、突变、分形和能量等诸多方面对岩爆现象进行了分析，提出了各种假设和判据；在岩爆预测预报工作中，也果用了有限元计算、模糊综合评判、人工祌经网络等近现代方法。然而，目前基于岩爆理论和岩爆破坏机制而提出的各种理沧预测方法.在实际工程应用中还存在网难；而在生产实践中,又要求

3、有一些有救、可行的岩爆预测预报方法。如果能对可能发生的岩爆进行合理、及时的预报并有针对性地釆取防治措施，就可以减少或杜绝人员伤亡和财产损失。因此，岩爆预测的研究具有十分重要的意义。随着人类活动向地下空间的延伸，在高地应力区修建的水电站地下厂房、隧洞等地下工程越来越多，其埋深也越来越大，随之而来的岩爆现象也越来越突出，据不完全统计，从1949年〜1985年，在我国32个重要煤矿中，至少曾经发生1842起煤爆和岩爆，在一些严重的岩爆发生区，曾有数以吨计的岩块、岩片和岩板抛出。在水电工程中岩爆也频繁发生，如二滩、映秀湾、渔子溪、太平驿、锦屏、天生桥二级等水

4、电站的地下工程在修建过程中都发生过不同程度的岩爆。根据文献检索，目前世界上大约有18个国家和地区己有大型岩爆发生，所以岩爆已经成为全球性的地质灾害。1、岩爆发生条件分析1.1岩爆产生的条件（1）近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；（2）围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；（3）埋深较大（一般埋藏深度多大于200m）且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；（4）地下水较少，岩体干燥；（5）开挖断面形状不规则，

5、大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。1.2地质构造岩爆大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中。岩爆与断层、节理构造密切相关。当掌子面与断裂或节理走向平行时，极容易触发岩爆。岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。1.3判断岩爆发生的应力条件用天然应力中的最大主应力ol与岩块单轴抗压强度Rc之比进行判断。经验公式：01/以〉0.165〜0.35（或Rc/g1〉6.06〜2.86）的脆性岩体最易发生岩爆。（Rc/al=4^7为高地应力，Rc/g1<4为极高地应力）。2、TBM施工的特点2

6、.1TBM施工的优点（1）快速。TBM是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。(2)优质。TBM采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破震动而破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。(3)高效。TBM施工速度快，缩短了工期，较大地提高了经济效益和社会效益;同时由于超挖量小，节省了大量衬砌费用。TBM施工用人少，降低了劳动强度、降低了材料消耗。(4)安全。用TBM施工，改善了作业人员的洞内劳动条件，减轻了体力劳动量，避免了爆破施工可

7、能造成的人员伤亡，事故大大减少。(5)环保。TBM施工不用炸药爆破，施工现场环境污染小;减少了长大隧道的辅助导坑数量，保护了生态环境;如果使用双护盾TBM还可以减少隧道内水的流失，有利于环境保护和减少水土流失。(6)自动化、信息化程度高。TBM采用了计算机控制、传感器、激光导向、测量、超前地质探测、通讯技术，是集机、光、电、气、液、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，具有自动化程度高的优点。TBM具有施工数据采集功能、TBM姿态管理功能、施工数据管理功能以及施工数据实时远传功能，可实现信息化施工。2.2TBM施工的缺点TBM的地质针对性较强，不同

8、的地质条件和隧道断面，需要设计成满足不同施工要求的TBM,同时配罝适应不同要求的辅助设备。(1)地质适应性较